Введение в специальность, Учебная программа для высших учебных заведений (стр. 1 )

по специальности 1Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения

Утверждена

УМО вузов Республики

Беларусь по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-45-025/тип.

ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности 1Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составитель:

, профессор кафедры систем телекоммуникаций Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», доктор технических наук.

Рецензенты:

, заместитель директора Научно-исследовательского республиканского унитарного предприятия «Минский научно-исследовательский институт радиоматериалов», профессор, доктор технических наук;

, заведующий кафедрой последипломного образования Учреждения образования «Высший государственный колледж связи», профессор, доктор технических наук

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой систем телекоммуникаций Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол от 01.01.2001 г.);

Научно-методическим советом по направлению 1-45 Телекоммуникации УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.2001 г.)

Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности

Ответственный за редакцию:

Ответственный за выпуск:

Пояснительная записка

Типовая программа дисциплины «Введение в специальность» разработана для студентов специальности 1Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения высших учебных заведений.

Целью преподавания дисциплины является ознакомление студентов с их будущей специальностью, принципами построения современных систем телевизионного вещания и звукового вещания, организацией учебного процесса в университете.

В результате освоения дисциплины «Введение в специальность» студент должен

знать:

- структуру университета и управления им, организацию учебного процесса, различные виды занятий, обязанности и права студента;

-  принципы рациональной организации аудиторной и самостоятельной работы;

-  профиль своей специальности и роль электронных средств информации в развитии общества;

-  структурную схему организации звукового и телевизионного вещания;

-  определение и физический смысл основных терминов: информация, аналоговый и цифровой сигналы, канал связи, объем сигнала и канала, помеха и др.;

уметь характеризовать:

- направляющие устройства систем радиовещания и телевидения;

- основные устройства систем радиосвязи, радиовещания и телевидения, их назначение и основные характеристики;

- принципы работы и особенности построения многоканальных электрических и оптических систем передачи информации;

приобрести навыки:

планирования и организации аудиторной и самостоятельной работы в процессе обучения.

Программа рассчитана на объем 17 часов лекций.

Таблица

№ п/п	Наименование темы	Лекции (часы)	Всего
1	2	3	4
1.	Раздел 1. Содержание дисциплины «Введение в специальность»
1.1	Тема 1.1 Введение. Студент и университет. Структура университета. Обязанности и права студентов	2	2
1.2	Тема 1.2 Организация учебного процесса в ВУЗе.	2	2
1.3	Тема 1.3 Роль телекоммуникаций в развитии общества. Базовые понятия и определения в системах передачи информации.	2	2
1.4	Тема 1.4 Сигналы звукового вещания и их восприятие	2	2
1.5	Тема 1.5 Цифровое представление вещательных сигналов	2	2
1.6	Тема 1.6 Радиорелейные и спутниковые системы передачи информации	2	2
1.7	Тема 1.7 Волоконно-оптические системы передачи информации	2	2
1.8	Тема 1.8 Обобщенная структурная схема системы звукового и телевизионного вещания. Каналы связи.	2	2
1.9	Заключение	1	1

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Тема 1. Введение. Студент и университет. Структура университета. Обязанности и права студентов

Краткий исторический обзор развития различных систем звукового и телевизионного вещания. Значение электронных СМИ для общества. Высшая техническая школа и роль специалиста в научно-техническом и социальном прогрессе. Основные требования к инженерам-специалистам систем РРТ.

Общее знакомство с университетом, его историей, традициями, перспективами. Структура университета. Кафедры, факультеты, лаборатории, библиотека и другие подразделения. Структура управления. Ректорат и совет университета, деканат и совет факультета. Устав университета. Права и обязанности студентов. Студенческое самоуправление. Стипендиальное и социальное обеспечение. – 2 час.

Тема 2. Организация учебного процесса в Вузе

Краткая характеристика дисциплин учебного плана по циклам: социально-экономические, общенаучные, общетехнические, специальные (профилирующие) дисциплины. Факультативные дисциплины. Дисциплины углубленной подготовки. Графики учебного процесса, расписание занятий. Виды учебных занятий: лекции, семинары, практические и лабораторные занятия, консультации, курсовое проектирование, научно-исследовательская работа студентов, производственная практика, дипломное проектирование.

Организация и формы контроля текущей работы студентов в межсессионный период. Формы контроля занятий. Положение о зачетах и экзаменах.

Тема 3. Роль телекоммуникаций в развитии общества. Базовые понятия и определения в системах ПЕРЕДАЧИ информации

Человек и информация. Сообщение как форма представления информации.

Виды сообщений. Необходимость преобразования сообщений в сигнал. Понятие о видах сигналов и их основных характеристиках. Понятие о модуляции, демодуляции, фильтрации. Объем сигнала и объем канала. Помехи в системе связи.

Тема 4. СИГНАЛЫ ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ И ИХ ВОСПРИЯТИЕ

Звуковое поле. Слух и восприятие звуковых колебаний. Учет субъективных особенностей слуха и зрения. Классы качества вещательных каналов.

Тема 5. ЦИФРОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ВЕЩАТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ

Принципы импульсно-кодовой модуляции. Теорема отсчетов. Равномерное квантование. Шум квантования. Двоичное кодирование. Формат кода. Временное уплотнение каналов.

Тема 6. Радиорелейные и спутниковые системы связи

Радио-частотный ресурс. Особенности распространения радиоволн. Принципы организации радиорелейных линий связи, линии связи с использованием искусственных спутников земли. Антенно-фидерные устройства.

Тема 7. ВОЛОКОННО-Оптические системы передачи информации

Краткая история появления ВОЛС. Устройство оптического волокна. Преимущества оптических систем и сетей телекоммуникаций. Перспективы развития.

Тема 8. Обобщенная структурная схема системы Звукового

и телевизионного Вещания. каналы связи

Обобщенная структурная схема системы радиовещания и телевещания. Тракт формирования программ. Аппаратно-студийный комплекс. Система проводного вещания. Радиовещательные станции. Телевизионные передатчики. Международные соглашения в области распределения радиочастот.

Заключение

Перспективы развития систем телевизионного и звукового вещания. Компьютерные технологии в системах телекоммуникаций.

Примерный перечень тематики рефератов

1.  Влияние телекоммуникаций на развитие общества.

2.  Основные вехи в истории развития электросвязи.

3.  Сообщения и сигналы. Аналоговые, дискретные и цифровые сигналы.

4.  Радиорелейные системы передачи прямой видимости.

5.  Спутниковые системы телевизионного вещания.

6.  Сеть проводного радиовещания.

7.  Многоканальные системы передачи информации.

8.  Обработка сигналов звукового вещания: компрессоры и экспандеры.

9.  Методы разделения каналов в ВОСП.

10.  Акустоэлектрические преобразователи.

11.  Системы и сети сотовой связи

12.  Системы спутникового вещания.

13.  Роль микроэлектроники в системах передачи, обработки и хранения информации.

14.  Краткая история электросвязи.

15.  ИКМ и ее разновидности.

16.  Локальные сети персональных ЭВМ.

17.  Устройство и основные характеристики оптического волокна.

18.  Оптические приемные устройства ВОСП.

19.  Помехи радиовещательному приему и методы борьбы с ними.

20.  Методы разделения каналов в аналоговых системах передачи.

21.  Радиорелейные линии передачи.

22.  Достоверность передачи цифровой информации и методы ее повышения.

23.  Пассивные элементы линейного тракта ВОСП.

24.  История появления и развития радиовещания.

25.  Громкость звукового сигнала. Кривые равной громкости.

26.  Тембр звуковых сигналов. Тон-компенсированные регуляторы тембра.

27.  Спутниковые системы телевизионного и звукового вещания.

28.  Радиовещание в диапазоне метровых волн.

29.  Компьютерные технологии и системы теле - и радиовещания.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1.  Электросвязь. Введение в специальность: Учеб. пособие для вузов / , , и др. – М.: Радио и связь, 1988. – 240 с.

2.  Бытовая радиоэлектронная техника: Энциклопедический справочник / Под ред. . – Мн.: БелЭн, 1995.

3.  , Урядов системы передачи: Учебн. пособие. – Мн.: БГУИР, 1996.

Шалатонін В. І. Электраакустыка і радыёвяшчанне: Ч. ІІ: Асноўныя ўласцівасці маўлення і слыху. - Мн.: БДУІР, 199с.

4.  Введение в цифровую звукотехнику: Пер. с анг.- М.:Энергоатомиздат, 199с.

Козюренко звуковоспроизведение. - М. ; Радио и связь, 1993.-144 с.

5.  Левченко телевидение в вашем доме – Полигон, 1997. –272 с.

Дополнительная

1. ,. Шатуновский методы и технология обучения в техническом вузе. – М.: Высш. шк., 1990.

2.  Методические материалы по вопросам совершенствования, организации и планирования самостоятельной работы студентов в вузах Беларуси. /Под ред. . - Мн.: БПИ, 1988.

3.  Никонов оборудование радиодомов н телецентров. -198с.

4.  Акустика: Справочник / , н др. ; Под ред. . - 2-е изд. - М.: Радио и связь, 19с.

5.  Цифровые звуковые магнитофоны / , , . - Томск: Радио н связь, 19с. ( Массовая радиобиблиотека. Вып. 1153).

6.  Справочное пособие по звуковой схемотехннке: Пер. с нем. - М.:Мир, 1991.-446 с.

7.  Ухо как приёмннк информации: Пер. с нем.- М.:1971.-255 с.

8.  Слуховая система/ Ред. . - Л.: Наука, 1990.-620 с.

9.  , Сергеев тракты приёмников программ спутникового телевидения и радиовещания. - М.: Радио и связь, 199с.

10.  Козюренко звуковоспроизведение. - М. ; Радио и связь, 1993.-144 с.

11. Радиовещание и электроакустика: Учебник для вузов / , , Р. Гермер и др.; Под ред. . - М.: Радио и связь,1998.-792с.

Утверждена

УМО вузов Республики

Беларусь по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-45-007/тип.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН

И АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности 1Системы радиосвязи,

радиовещания и телевидения

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составитель:

, доцент кафедры антенны и устройств СВЧ Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук

Рецензенты:

, начальник кафедры радиотехники Военной академии Республики Беларусь, доцент, кандидат технических наук;

Кафедра радиофизики Учреждения образования «Белорусский государственный университет» (протокол от 01.01.2001 г.);

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой систем телекоммуникаций Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол от 01.01.2001 г.);

Кафедрой антенн и устройств СВЧ Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол от 01.01.2001 г.)

Научно-методическим советом по направлению 1-45 Телекоммуникации УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.2001 г.)

Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности

Ответственный за редакцию:

Ответственный за выпуск:

Пояснительная записка

Типовая программа по дисциплине «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства» разработана для специальности 1Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения высших учебных заведений.

В системе подготовки современных инженеров, специализирующихся в области радиосвязи, радио и телевизионного вещания значительное место отводится изучению курса «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства» (РРВ и АФУ). Обусловлено это тем, что надежность и качество систем радиосвязи, радиовещания и телевидения (РРТ) во многом определяется не только характеристиками приемопередающей аппаратуры, но и особенностями распространения радиоволн в реальных условиях, а также типами и конструкциями используемых антенно-фидерных устройств. Поэтому правильный расчет энергетических характеристик радиотехнических систем РРТ при заданных параметрах качества и надежности связи, практически невозможен без соответствующих знаний и умений в области РРВ и АФУ.

Отмеченные обстоятельства позволяют сформулировать цель преподавания дисциплины «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства».

Целью курса «РРВ и АФУ» является изучение условий и особенностей распространения радиоволн на наземных и космических линиях связи, основ расчета этих радиолиний; изучение принципа действия методов анализа, синтеза, расчета и измерений параметров основных типов антенн различных диапазонов длин волн, используемых в современных системах радиосвязи, радио и телевизионного вещания.

Задачи изучения дисциплины в соответствии с учебным планом и квалификационной характеристикой определяются требованиями к знаниям и умениям, которыми должны обладать студенты и включают:

-  изучение основных механизмов распространения радиоволн различных диапазонов длин волн;

-  изучение распространения земных радиоволн;

-  изучение влияния тропосферы на условия распространения радиоволн;

-  изучение процессов ионосферного распространения радиоволн;

-  изучение принципа действия основных типов антенн РРТ и методики их расчета;

-  ознакомление с методами анализа и синтеза антенн по заданным характеристикам излучения;

-  приобретение практического навыка расчета напряженности (потока мощности) электромагнитного поля на трассах связи заданной протяженности, основных типов антенн различных диапазонов длин волн и методики измерения основных параметров.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

знать:

-  законы распространения радиоволн различных диапазонов длин волн;

- методику расчета радиолиний заданной протяженности с учетом влияния подстилающей поверхности, тропосферы и ионосферы атмосферы Земли;

- методику измерения основных параметров антенн и устройств антенно-фидерного тракта;

уметь:

- грамотно применять аналитические соотношения для расчета напряженности поля (потока мощности) при заданных электрических и геометрических параметрах трассы РРВ с учетом влияния тропосферы и ионосферы Земли;

- производить расчет основных типов антенн и элементов антенно-фидерного тракта;

- синтезировать антенно-фидерные устройства по заданной функции направленности и коэффициенту усиления;

- исследовать основные параметры элементов антенно-фидерного тракта;

- с инженерной точностью определить мощность (напряжение) на выходе антенно-фидерного тракта при заданных параметрах антенн и потока мощности (напряженности) электромагнитного поля на апертуре.

Для успешного изучения дисциплины «РРВ и АФУ», необходимо знание таких разделов математики как дифференциальное и интегральное исчисление, векторный анализ, специальные функции, дифференциальные уравнения в частных производных, элементы теории поля, а также разделов предшествующего основополагающего курса «Электромагнитные поля и волны» – основные уравнения электродинамики, граничные условия для векторов электромагнитного поля, распространение радиоволн в изотропных и анизотропных средах, распространение радиоволн в направляющих системах, элементы теории дифракции и излучения электромагнитных волн.

Лекционный курс рассчитан на 68 часов.

Практический курс (лабораторные занятия) – 32 часа.

На лабораторных занятиях необходимо обеспечить работу студентов измерительной и вычислительной аппаратурой, а также программным обеспечением по численному моделированию изучаемых устройств.

Изучаемый курс состоит из двух взаимосвязанных разделов:

-  распространение радиоволн – раздел 1

-  антенно-фидерные устройства – раздел 2.

Таблица

№ пп	Наименование темы	Лекции (часы)	Практические занятия (часы)	Лабораторные занятия (часы)	Всего
1	2	3	4	5	6
1	Раздел 1. Распространение радиоволн
1.1	Введение	1			1

Продолжение таблицы

1	2	3	4	5	6
1.2	Тема 1.1. Распространение радиоволн в свободном пространстве	1		4	5
1.3	Тема 1.2. Распространение земных радиоволн над плоской поверхностью Земли	4		4	8
1.4	Тема 1.3. Распространение земных волн над сферической поверхностью Земли	4			4
1.5	Тема 1.4. РРВ с учетом тропосферы Земли	6			6
1.6	Тема 1.5. РРВ с учетом ионосферы Земли	4		4	8
1.7	Тема 1.6. Особенности распространения метровых, дециметровых и сантиметровых волн в пределах прямой видимости на наземных радиолиниях	4		4	8
1.8	Тема 1.7. Регулярные механизмы распространения метровых, дециметровых и сантиметровых волн за пределы прямой видимости	2			2
1.9	Тема 1.8. Особенности распространения метровых, дециметровых и сантиметровых волн на линиях космической связи	2			2
1.10	Тема 1.9. Особенности распространения декаметровых волн	2			2
1.11	Тема 1.10. Особенности распространения гектометровых, километровых мириаметровых волн	2			2
1.12	Тема 1.11. Нерегулярные механизмы распространения радиоволн различных диапазонов	2			2
2	Раздел 2. Антенно-фидерные устройства
2.1	Введение				1
2.2	Тема 2.1. Основные параметры антенн. Элементарные излучатели				1
2.3	Тема 2.2. Симметричный и несимметричный вибратор				2
2.4	Тема 2.3. Многовибраторные антенны	4		4	8
2.5	Тема 2.4. Основные положения теории приема				2
2.6	Тема 2.5. Вибраторные антенны метровых и дециметровых волн (МВ и ДМВ)				2
2.7	Тема 2.6. Передающие телевизионные антенны				2
2.8	Тема 2.7. Приемные телевизионные антенны				2
2.9	Тема 2.8. Основные положения теории апертурных антенн	4			4
2.10	Тема 2.9. Рупорные антенны			4	6

Окончание таблицы

1	2	3	4	5	6
2.11	Тема 2.10. Рупорно-линзовые антенны и антенны поверхностных волн				2
2.12	Тема 2.11. Зеркальные антенны			4	6
2.13	Тема 2.12. Антенны декаметровых волн				1
2.14	Тема 2.13.Антенны километровых и мириаметровых волн				1
2.15	Тема 2.14. Антенные решетки с управляемой диаграммой направленнсти	4		4	8
2.16	Тема 2.15. Эксплуатационные измерения антенно-фидерных устройств				2

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН

Введение

Среда как элемент линии радиосвязи. Влияние Земли и ее атмосферы на распространение радиоволн. Ослабление и искажение сигналов. Основные определения. Классификация радиоволн по частотным диапазонам и механизмам распространения. Задачи курса. Требования, предъявляемые к знаниям и умениям студентов по курсу «РРВ и АФУ».

Тема 1.1. Распространение радиоволн в свободном пространстве

Расчет напряженности поля. Потери и основные потери при распространении непосредственно от пункта передачи к пункту приема, а также при наличии пассивной ретрансляции. Зоны Френеля. Область пространства, существенно участвующая в распространении радиоволн.

Тема 1.2. Распространение земных радиоволн над плоской

поверхностью Земли

Поле излучателей, размещенных на конечной высоте над плоской границей раздела сред. Вывод интерференционного множителя и анализ диаграммы направленности вибратора с учетом подстилающей поверхности. Амплитуда поля в точке приема при скользящем РРВ. Вывод формулы Введенского и границы ее применения. Характеристика области подстилающей поверхности, существенной при отражении плоской волны. Виды рассеяния и учет шероховатости подстилающей поверхности при отражении ЭМВ. Критерий Рэлея и пределы применяемости отражательной трактовки.

Структура поля вертикального и горизонтального вибраторов, расположенных вблизи плоской границы раздела однородных сред. Эффективность излучения горизонтального вибратора вблизи реального диэлектрика. Функция ослабления поверхностной волны (функция Зоммерфельда) и анализ амплитудно-фазовой структуры поля в ближней и дальней зонах. Формула Шулейкина-Ван-дер-Поля. Ослабление поверхностной волны на трассах с кусочно-неоднородными параметрами подстилающей поверхности. Явление береговой рефракции. Учет влияния «погодного» слоя на РРВ. Виды подстилающих поверхностей.

Тема 1.3. Распространение земных волн над сферической

поверхностью Земли

Дальность прямой видимости. Учет сферичности в интерференционных формулах. Приведенные высоты антенн. Зоны света, тени и полутени.

Дифракция радиоволн вокруг сферической поверхности Земли. Дифракционные формулы . Введенского, Ван-дер-Поля и других отечественных и зарубежных ученых. Амплитудная и фазовая коррекция дифракционного множителя. Методы расчета ослабления поля поверхностной волны с учетом сферической поверхности Земли.

Тема 1.4. РРВ с учетом тропосферы Земли

Неоднородность электромагнитных свойств атмосферы на различных высотах. Строение тропосферы и ее электродинамические характеристики. Диэлектрическая проницаемость, коэффициент и индекс преломления тропосферы. Вертикальный профиль индекса преломления. Скорости распространения радиоволн – фазовая и групповая. Рефракция радиоволн в тропосфере. Искривление траектории луча и радиус кривизны траектории. Рефракция положительная и отрицательная. Виды положительной рефракции: нормальная, повышенная, пониженная, критическая, сверхрефракция. Определение условий сверхрефракции по вертикальному градиенту индекса преломления.

Ослабление радиоволн. Множитель ослабления. Поглощение в тропосфере – резонансное в газах и гидрометеорах. Механизм рассеяния радиоволн на локальных неоднородностях диэлектрической проницаемости атмосферы, рассеяние единичной неоднородностью, эффективная площадь рассеяния.

Учет влияния тропосферной рефракции в интерференционных формулах. .

Замирание в тропосфере, их свойства и причины. Глубина замираний, интегральный закон распределения глубины замираний, скорость замираний. Методы повышения надежности работы линии радиосвязи путем использования пространственной, частотной, временной и поляризационной избирательностей замираний. Селективные замирания и неискаженная полоса частот.

Тема 1.5. РРВ с учетом ионосферы Земли

Строение и электродинамические характеристики ионосферы. Источник и механизм ионизации. Процесс рекомбинации. Распределение свободных электронов по высоте. Диэлектрическая проницаемость и электропроводность ионосферы без учета магнитного поля Земли. Регулярные слои ионосферы D, E и F. Прогнозирование состояния ионосферы. Вертикальный профиль диэлектрической проницаемости ионосферы.

Микроструктура ионосферы. Статистические характеристики интенсивности и размеров неоднородностей на различных высотах.

Преломление в ионосфере наклонно падающих лучей, условие поворота луча на Землю.

Влияние постоянного магнитного поля Земли на распространение волны в ионосфере. Максимальные частоты. Отражение от ионосферы вертикально падающих лучей. Критическая частота. Частотная зависимость тензора проницаемости при РРВ вдоль геомагнитного поля. Эффект Фарадея.

Потери и затухание ЭМВ в ионосфере, распространение критических частот по высоте ионосферы. Особенности распространения плоской ЭМВ с линейной поляризацией вдоль нормали к геомагнитному полю. Двойное лучепреломление. Поглощение в ионосфере Земли. Гиромагнитная частота. Резонансное поглощение.

Замирания, их свойства и причины. Борьба с замираниями.

Тема 1.6. Особенности распространения метровых, дециметровых

и сантиметровых волн в пределах прямой видимости на наземных радиолиниях

Область применения. Влияние неровностей земной поверхности. Существенная область поверхности Земли, формирующая поле отраженной волны. Отражение от шероховатых поверхностей. Распространение в пределах прямой видимости над холмистой местностью. Распространение при наличии единичных экранирующих препятствий. Явление «усиления» напряженности поля за счет препятствий. Учет влияния конечного числа препятствий на трассе РРВ. Распространение в условиях крупного города. Принципы расчета устойчивости работы РРЛ. Влияние тропосферы на условия РРВ.

Тема 1.7. Регулярные механизмы распространения метровых, дециметровых и сантиметровых волн за пределы

прямой видимости

Область применения. Дальнее тропосферное распространение. Объем рассеяния. Зависимость среднего значения напряженности поля от расстояния и частоты.

Количественная характеристика замираний при ДТР. Потеря усиления антенн при ДТР. Определение надежности работы линий при заданных параметрах аппаратуры и шумах.

Дальнее распространение метровых волн за счет отражения от ионизированных следов метеоров. Общие характеристики спорадических метеоров и их ионизированных следов.

Принцип работы линии радиосвязи, использующих эффект отражения радиоволн от ионизированных метеорных следов. Коэффициент использования.

Тема 1.8. Особенности распространения метровых, дециметровых

и сантиметровых волн на линиях космической связи

Особенности работы космических линий радиосвязи: большая протяженность трасс, ограничение уровня принимаемого сигнала нормами МККР, применение наземных приемников с низким уровнем собственных шумов, перемещение ИСЗ по орбите. Требования, предъявляемые к тракту распространения. Зависимость потерь в тропосфере от частоты и угла места. Тепловые потери в ионосфере. Потери в ионосфере, вызванные эффектом Фарадея. Шумы, влияющие на работу космических радиолиний, зависимость шумов от частоты и угла места. Влияние рефракции на работу радиолиний; ошибки при траекторных измерениях: требования, предъявляемые к характеристикам направленности наземных антенн. Доплеровское изменение частоты. Принцип расчета линий космической связи.

Тема 1.9. Особенности распространения декаметровых волн

Область применения декаметровых волн. Механизм и модели распространения. Распространение земной волны. Выбор рабочих частот, максимальные и наименьшие применимые частоты. Причины многолучевости. Интерференционные и поляризационные замирания.

Расчет напряженности поля по модернизированной методике . Влияние 11-летнего цикла солнечной активности. Влияние различного рода ионосферных возмущений.

Тема 1.10. Особенности распространения гектометровых, километровых мириаметровых волн

Области применения гектометровых волн. Земные волны, дальность распространения. Суточный ход характеристик поля. Закономерности изменения результирующего поля. Зоны ближних и дальних замираний. Методы борьбы с замираниями. Перекрестная модуляция в ионосфере.

Область применения километровых и мириаметровых волн. Распространение в сферическом волноводе «Земля – ионосфера». Анализ условий распространения. Суточный ход амплитуд и фаз. Особенности распространения, связанные с влиянием постоянного магнитного поля Земли. Методы расчета напряженности поля.

Тема 1.11. Нерегулярные механизмы распространения

радиоволн различных диапазонов

Сверхрефракция и возникновение тропосферных волноводных каналов. Определение множителя ослабления.

Дальний прием телевидения за счет отражения радиоволн от нерегулярных образований в ионосфере (слой Es).

Скользящее распространение декаметровых волн в ионосфере. Волноводное распространение в ионосфере.

Распространение мериаметровых волн вдоль магнитных силовых линий, свистящие атмосферики.

Раздел 2. АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА

Введение

Назначение приемной и передающей антенн в радиоканале. Основные характеристики. Классификация антенн. Задачи курса. Исторический обзор развития теории и техники антенно-фидерных устройств.

Тема 2.1. Основные параметры антенн. Элементарные излучатели

Векторная и комплексная характеристика направленности антенн. Амплитудная и фазовая диаграммы направленности (ДН). ДН в полярной и прямоугольной системе координат. Картографическое изображение ДН. Ширина основного лепестка ДН. Относительный уровень боковых лепестков ДН. Коэффициент защитного действия. Коэффициент направленного действия (КНД). Действующая длина и эффективная площадь антенны. Сопротивление излучения. Коэффициент полезного действия. Коэффициент усиления и его связь с КНД. Волновое сопротивление. Рабочая полоса частот, коэффициент перекрытия. Входное сопротивление. Фазовый центр.

Элементарный электрический излучатель.

Распределение тока. Поле излучения. Диаграмма направленности. Мощность излучения. Сопротивление излучения. Формула Рюденберга. Элементарный излучатель Гюйгенса. Метод зеркальных изображений.

Тема 2.2. Симметричный и несимметричный вибратор

Задача об излучении тонкого электрического вибратора в строгой постановке.

Приближенный метод анализа симметричного вибратора, основанный на предположении о распределении тока вдоль вибратора в соответствии с теорией длинных линий. Границы применяемости приближенного метода. Распределения тока и заряда по симметричному вибратору. Поле симметричного вибратора в дальней зоне.

Электрически короткий вибратор и его ДН. Полуволновой вибратор. ДН полуволнового вибратора. Волновой вибратор и его ДН.

Действующая длина симметричного вибратора. Сопротивление излучения симметричного вибратора. Входное сопротивление. Эквивалентные схемы симметричного вибратора. Укорочение вибраторов. Коэффициент направленного действия. Коэффициент направленного действия и коэффициент усиления симметричного вибратора. Полоса пропускания полуволнового вибратора. Несимметричный вертикальный заземленный вибратор. Настройка вибраторов.

Тема 2.3. Многовибраторные антенны

Система из двух вибраторов. Вывод выражения для ДН системы из 2-х вибраторов. Сущность метода наведенных ЭДС. Наведенные и взаимные сопротивления. Входное сопротивление вибратора, входящего в систему. Антенные решетки. Синфазные решетки. Антенна бегущей волны. Влияние Земли на направленные свойства антенны. Сопротивление излучения системы вибраторов. Плоский апериодический рефлектор.

Тема 2.4. Основные положения теории приема

Сущность процесса приема. Применение принципа взаимности для изучения приемных антенн. Эквивалентная ЭДС приемной антенны. Эквивалентная схема приемной антенны. Мощность, выделяемая в нагрузку приемной антенной. Условия выделения максимальной мощности. Эффективная площадь приемной антенны. Связь эффективной площади антенны с КНД и действующей длиной. Шумовая температура антенны. Подавление помех направленной антенной.

Тема 2.5. Вибраторные антенны метровых и дециметровых

волн (МВ и ДМВ)

Требования, предъявляемые к антеннам МВ и ДМВ. Основные типы антенн МВ и ДМВ диапазонов. Симметрирующе-согласующие устройства в антенной технике. Схема «запирающий цилиндр». Симметрирующая приставка (компенсационная схема). Петлевая схема (U-колено). Симметрирующая щель. Простейшие вибраторные антенны. Антенны для подвижных средств связи: вертикальный вибратор, дисконусная антенна. Петлевой вибратор (вибратор Пистолькорса) и его сопротивление излучения. Многопетлевой вибратор.

Тема 2.6. Передающие телевизионные антенны

Требования, предъявляемые к ДН передающих телевизионных антенн и их рабочей полосе частот. Вибратор Брауде. Трапециобразный вибратор. Ж-образный вибратор. Симметричный волновой вибратор с компенсационной схемой. Турникетная антенна и схема ее питания. Синфазное и переменно-фазное питание передающих телевизионных антенн. Тангенциальный сдвиг систем вибраторов при опорах передающих центров большого поперечного сечения. Многоэтажные передающие телевизионные антенны и антенны ЧМ вещания.

Тема 2.7. Приемные телевизионные антенны

Требования, предъявляемые к телевизионным приемным антеннам. Внешние и комнатные антенны. Антенна типа волновой канал. Логопериодическая антенна. Простейшие приемные телевизионные антенны: симметричный вибратор, петлевой вибратор и его разновидности – «квадрат», «двойной квадрат», «зигзаг», «зигзаг» с резонансным и апериодическим рефлектором.

Спиральные антенны. Основные режимы работы. Параметры спиральных антенн.

Тема 2.8. Основные положения теории апертурных антенн

Требования, предъявляемые к антеннам радиорелейных и космических линий связи. Формирование узких ДН антенн.

Поле излучения поверхностных антенн: прямоугольная апертура, круговой раскрыв. Влияние амплитудного и фазового распределения поля в раскрыве на ДН дальней зоне. Влияние фазовых искажений на ДН. Линейные, квадратичные, кубичные случайные искажения. Влияние амплитудного распределения поля на форму ДН антенн. Система излучателей с оптимальным амплитудным распределением. Понятие оптимальности амплитудного распределения для дискретных и непрерывных излучателей. Квазиоптимальное амплитудное распределение.

Тема 2.9. Рупорные антенны

Излучение открытого конца волноводов прямоугольного и круглого сечения. Секториальные, пирамидальные и конические рупоры; распределение амплитуд и фаз поля в раскрыве рупора. Диаграмма направленности. Оптимальные размеры рупора. Согласование рупора с волноводом.

Тема 2.10. Рупорно-линзовые антенны и антенны

поверхностных волн

Необходимость коррекции фазовых искажений в укороченных рупорных антеннах. Замедляющие, ускоряющие и геодезические линзы. Зонирование линз. Металлодиэлектрические линзы. Расчет корректирующих линз. Способы уменьшения реакции линз на рупор. Конструкция и типы антенн поверхностных волн. Диэлектрическая стержневая антенна.

Тема 2.11. Зеркальные антенны

Классификация антенн. Антенны с зеркалом в виде параболоида вращения. Принцип действия. Метод определения направленных свойств по распределению поля в излучающей апертуре и по распределению плотности тока на зеркале. Оптимизация параболической антенны. Облучатели параболической антенны. Учет влияния на ДН затенения раскрыва зеркала облучателем.

Влияние поля, отраженного от зеркала, на облучатель и метод его устранения. Параболические антенны с вынесенным облучателем.

Двухзеркальные антенны. Антенна Кассегерена. Двухзеркальная антенна со смещенной фокальной осью и эллипсоидным зеркалом специальной формы (АД). Двухзеркальная антенна Грегори.

Перископические антенны. Схемы и конструктивное исполнение. Принцип действия. Рупорно-параболическая антенна (РПА).

Тема 2.12. Антенны декаметровых волн

Требования, предъявляемые к антеннам. Слабонаправленные антенны. Синфазные антенны. Ромбические антенны. Логопериодические антенны. Приемные декаметровые антенны бегущей волны. Управление ДН декаметровых антенн. Работа двух передатчиков на одну антенну.

Тема 2.13. Антенны километровых и мириаметровых волн

Антенны километровых и мириаметровых волн. Требования, предъявляемые к ним. Антенны с нижним питанием. Антенны с регулируемым распределением тока. Антенны с верхним питанием. Антенны на низких опорах. Направленные антенны гектометровых волн. Заземление антенн километровых и гектометровых волн. Приемные антенны километровых и мириаметровых волн.

Тема 2.14. Антенные решетки с управляемой диаграммой

направленности

Общие сведения о фазированных антенных решетках. Искажения диаграммы направленности при сканировании. Максимально допустимое расстояние между излучателями ФАР. Взаимное влияние элементов решетки. Требования, предъявляемые к излучателю. ФАР с фидерным питанием и пространственным (оптическим) питанием. Плавный и дискретно-коммутационный способы фазирования. Антенные решетки с частотным сканированием. Антенные решетки из активных излучателей. Понятие о многолучевых ретрансляционных решетках. Понятие об антенных решетках с обработкой сигнала.

Тема 2.15. Эксплуатационные измерения

антенно-фидерных устройств

Ориентация направленных антенн. Измерения параметров и настройка фидеров. Настройка антенн. Основные методы измерения ДН антенн: в дальней зоне, в ближней зоне, метод фокусировки.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕМАТИКЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ

Цель лабораторных занятий – экспериментальное подтверждение теоретических положений курса; закрепление теоретического материала, ознакомление с методикой и практикой измерений в СВЧ и КВЧ диапазонах, приобретение навыков экспериментального исследования и настройки антенн, а также самостоятельной работы с СВЧ аппаратурой и вопросами защиты от излучения СВЧ, методами безопасной работы в зоне СВЧ излучения.

Все лабораторные работы четырехчасовые.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Раздел 1.

1.1. Исследование дифракции на поглощающем экране - 4 часа.

1.2. Исследование структуры поля при РРВ над плоской подстилающей поверхностью - 4 часа.

1.3. Исследования мостовых соединений и направленного ответвителя мощности - 4 часа.

1.4. Исследования ферритового вентиля и ферритового циркулятора - 4 часа.

Раздел 2.

2.1. Исследование антенны типа «волновой канал» - 4 часа.

2.2. Исследование рупорных антенн - 4 часа.

2.3. Исследование зеркальной антенны - 4 часа.

2.4. Исследование решетки излучателей - 4 часа.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. , Чернышев радиоволн. - М.: Радио и связь, 1984.

2. , Черенкова радиоволн и работа радиолиний. – М.: Связь, 1971.

3. Кочержевский -фидерные устройства. – М.: Радио и связь, 1981.

4. , , Козырев -фидерные устройства. – М.: Радио и связь, 1989.

5. Чернышев -фидерные устройства радиосвязи и радиовещания. - М.: Связь, 1978.

6. Шередько радиоволн и антенно-фидерные устройства. - М.: Связь, 1976.

Дополнительная

1.  Гинзбург электромагнитных волн в плазме. – М.: Наука, 1967.

2.  Грудинская радиоволн. – М.: Связь, 1975.

3.  Фейнберг радиоволн вдоль земной поверхности. - М.: АН СССР, 1972.

4.  Долуханов радиоволн. – М.: Связь, 1972.

5.  , , Терешин ультракоротких волн. - М.: Связь, 1977.

6.  Айзенберг антенны. - М.: Связьиздат, 1962.

7.  , Молочков антенно-фидерных устройств. – М.: Энергия, 1956.

8.  Фрадин -фидерные устройства. – М.: Связь, 1977.

9.  Козырев космической связи. - М.: Радио и связь, 1990.

10.  , Коренберг . - М.: Радио и связь, 1992.

11.  Шур и дальний прием телевидения. - М.: Радио и связь, 1991.

12.  , Фролов антенных систем линий связи. - М.: Радио и связь, 1991.

Перечень наглядных и других пособий, методических указаний

и методических материалов к техническим средствам обучения

1.  Плакаты и наглядные пособия при выполнении лабораторных работ.

2.  Демонстрация современных видов антенн, используемых в средствах подвижной связи, а также в целях индивидуального приема телевидения с геостационарных спутников.

3.  Демонстрация работы амплифазометра ближнего поля СВЧ диапазона, как основного модуля автоматизированного измерительно-вычислительного комплекса для реконструкции ДН антенн.

Утверждена

УМО вузов Республики

Беларусь по образованию в области

информатики и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-45-008/тип.

НАПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ И ПАССИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности 1Системы радиосвязи,

радиовещания и телевидения

Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.

Составитель:

, доцент кафедры систем телекоммуникаций Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук

Рецензенты:

, начальник службы электросвязи Республиканского унитарного предприятия «ПО Междугородная связь»;

Кафедра терминальных устройств телекоммуникационных систем Учреждения образования «Высший государственный колледж связи» (протокол от 01.01.2001 г.)

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой систем телекоммуникаций Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол от 01.01.2001 г.);

Научно-методическим советом по направлению 1-45 Телекоммуникации УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.2001 г.)

Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности

Ответственный за редакцию:

Ответственный за выпуск:

пояснительная запИска

Программа «Направляющие системы и пассивные компоненты» разработана для специальности 1Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения высших учебных заведений. Целью изучения дисциплины является изучение принципа работы, устройства, номенклатуры и особенностей применения направляющих систем (НС) и пассивных компонентов (ПК), используемых в технике связи, и сущность перспективных разработок, готовящихся к внедрению ведущими предприятиями и организациями. Развитие народного хозяйства страны, становление рыночных отношений, укрепление обороноспособности объективно ведут к быстрому увеличению объема передаваемой информации с помощью средств электро - и радиосвязи, к развитию и внедрению современной связной аппаратуры. В настоящем курсе рассматриваются НС (коаксиальные, симметричные и оптические кабели, волноводы, полосковые линии), ПК диапазона СВЧ (направленные ответвители, смесители, резонаторы и т. д.) и радиокомпоненты (резисторы, конденсаторы, индуктивности).

Курс «Направляющие системы и пассивные компоненты» является профилирующим для специальности 1Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения² и занимает важное место в системе подготовки инженеров по этой специальности.

В результате освоения курса «Направляющие системы и пассивные компоненты» студент должен:

знать:

-  современное состояние и перспективы развития НС;

- физические принципы процессов передачи электромагнитных сигналов по НС;

- методы и расчётные соотношения для определения основных параметров и характеристик НС;

- конструкцию и электрические характеристики современных и перспективных НС;

- аппаратуру, способы защиты направляющих систем и сооружений связи от взаимных и внешних влияний и процессов коррозии;

- устройство и характеристики пассивных элементов СВЧ;

- устройство, характеристики, область применения и номенклатуру пассивных радиокомпонентов (резисторы, конденсаторы, индуктивности);

- основные тенденции и перспективы развития в разработке элементной базы радиоэлектронной связной аппаратуры;

уметь характеризовать:

-  методы расчёта параметров передачи и других характеристик НС;

-  способы защиты направляющих систем и сооружений связи от взаимных и внешних влияний и процессов коррозии;

-  методы расчёта параметров пассивных элементов СВЧ;

-  методы расчёта параметров радиокомпоненты;

уметь анализировать:

-  электромагнитные процессы, происходящие в различных НС;

-  процессы влияния нежелательных внешних электромагнитных источников на НС;

-  электромагнитные процессы, происходящие в различных пассивных компонентах;

приобрести навыки:

-  проектирования различных НС;

-  работы с приборами и оборудованием, используемыми в технике связи;

-  измерения основных электрических характеристик и параметров НС и оценки их на соответствие установленным нормам;

-  измерения основных электрических характеристик и параметров пассивных компонентов и оценки их на соответствие установленным нормам.